文档介绍:组员:杨志翔,汪可,陈俊
功能材料—碲化铋Bi2Te3
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在一般状况下有两种同素异形体,一种是晶体的碲,具有金属光泽,银白色,性脆,是与锑相似的;另一种是无定形粉末状,呈暗灰色。密度中等( g/cm3),熔、沸点较低( ℃、 ℃)。
碲在空气中燃烧带有蓝色火焰,生成二氧化碲;可与卤素反应,但不与硫、硒反应。溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。
主要用来添加到钢材中以增加延性,电镀液中的光亮剂、石油裂化的催化剂、玻璃着色材料,以及添加到铅中增加它的强度和耐蚀性。
它是一种非金属元素,可它却有十分良好的传热和导电本领。碲和它的化合物是一种半导体材料。
碲
碲
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铋为有银白色光泽的金属,质脆易粉碎;°C,沸点1560°C,;
导电导热性差;
由液态到固态时体积增大。铋在红热时与空气作用;铋可直接与硫、卤素化合;不溶于非氧化性酸,溶于硝酸、热浓硫酸。铋可制低熔点合金,用于自动关闭器或活字合金中;碳酸氧铋和硝酸氧铋用作药物;氧化铋用于玻璃、陶瓷工业中。
铋
自然态的铋
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当碲和铋相化合时
铋
性脆,导电和导热性都较差的银白色金属
碲
有十分良好的传热和导电本领的非金属
生成Bi2Te3,并且产生很多神奇的性能。
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碲化铋是一种灰色的粉末,分子式为Bi2Te3。
碲化铋具有较好的导电性,但导热性较差。是个半导体材料。
碲化铋——简介
1、 军事方面:导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导行系统。2、 医疗方面;冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。3、 实验室装置方面:冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片。4、 专用装置方面:石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等。5、 日常生活方面:空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱等。
那么什么是 热电材料呢?
碲化铋最主要的应用是
作为一种热电材料
Bi2Te3化合物及其固溶体合金是研究最早也是最成熟的热电材料之一。现在已经被广泛的应用于我们生活的各个角落。
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1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝,在将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上,通电后,发现一个接头变热,另一个接头变冷。这说明两种不同材料组成的电回路在有直流电通过时,两个接头处分别发生了吸放热现象。这就是热电制冷的依据。
塞贝克(Seeback)效应(第一热电效应)
帕尔帖效应(第二热电效应)
汤姆逊效应(第三热电效应)
热电制冷又称作温差电制冷,或半导体制冷,它是利用热电效应(即帕米尔效应)的一种制冷方法。
热电现象
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塞贝克(Seeback)效应,它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。
材料的塞贝克效应的大小,用温差电动势率α表示。材料相对于某参考材料的温差电动势率为
由两种不同材料p、n所组成的电偶,它们的温差电动势α pn等于α p与α n之差,即
塞贝克(Seeback)效应(第一热电效应)
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帕尔帖效应(第二热电效应)
电流流过两种不同导体的界面时,将从外界吸收热量,或向外界放出热量。这就是帕尔帖效应。
物理解释:电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级,当它从高能级向低能级运动时,便释放出多余的能量;相反,从低能级向高能级运动时,从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
1837年,俄国物理学家楞次(Lenz)发现,电流的方向决定了是吸收还是产生热量,发热(制冷)量的多少与电流的大小成正比,比例系数成为“帕尔贴系数”
帕尔帖系数π:
π=dQ/IdT
式中I——流经导体的电流,单位为A。
T——结点处的温度
因此,半导体电子制冷的效果就主要取决于电荷载体运动的两种材料的能极差,即热电势差。纯金属的导热导电性能好,但制冷效率低(不到1%)。半导体材料具有极高的热电势,可以成功的用来做小型的热电制冷器。
经过多次试验,科学家发现:P型半导体(Bi2Te3-Sb2-Te3)和N型半导体( Bi2Te3-Bi2-Se3 )的热电势差最大,应用中能够在接点处表现出明显的制冷效果。
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半导体制冷片(TE)也叫热电制冷片,是一种热泵,它的优点是没有滑动部件,并且可以很方便的在制冷制热之间转换。应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无制冷剂污染的场合。
热电 制冷器
优点
1、 不需要任何